ENEWAVE聲系統(tǒng)工程詳解
今年5月的華為中國(guó)生態(tài)大會(huì)已啟動(dòng)，大會(huì)圍繞“三元協(xié)同，共創(chuàng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型價(jià)值”的設(shè)計(jì)理念，“因聚而生，有能有為”的口號(hào)。數(shù)字化轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)性?xún)r(jià)值和機(jī)會(huì)空間，在時(shí)代新局下共育新機(jī)，供應(yīng)價(jià)值，共享繁榮。同時(shí)ENEWAVE也為此次大會(huì)的啟動(dòng)提供一份力，就讓我來(lái)帶著你們了解華為生態(tài)大會(huì)的幕后生系統(tǒng)工程的詳解。
《華為中國(guó)生態(tài)大會(huì)2021》主會(huì)場(chǎng)位于深圳會(huì)展中心內(nèi)1號(hào)展廳，整個(gè)1號(hào)展廳尺寸大概為120*120米，總面積14,400平方米，高度平均約20米左右，整個(gè)場(chǎng)館的容積已達(dá)到288,000立方米。場(chǎng)館超大的面積和容積，已經(jīng)可以劃入到大型場(chǎng)館行列，而面對(duì)如此大型的場(chǎng)館空間，音響系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，特別是揚(yáng)聲器點(diǎn)位的選擇和擴(kuò)聲方式變得尤為重要。
音響系統(tǒng)設(shè)計(jì)
功能定位
以滿足講演型會(huì)議為主，并兼顧晚宴演出使用。這就要求，需必須滿足基礎(chǔ)會(huì)議的語(yǔ)言清晰度，讓場(chǎng)地的數(shù)千參會(huì)者能都聽(tīng)清講的內(nèi)容，并保證具有足夠的系統(tǒng)聲壓級(jí)及動(dòng)態(tài)余量，確保演出功能使用的兼顧。
會(huì)場(chǎng)場(chǎng)地情況
首先在設(shè)計(jì)之初，我們從華為拿到了本次生態(tài)大會(huì)會(huì)場(chǎng)的整體設(shè)計(jì)方案，從官方PPT方案的效果圖結(jié)合CAD圖紙來(lái)看，這并不是我們傳統(tǒng)意義上的會(huì)議及演出的舞臺(tái)定義。傳統(tǒng)舞臺(tái)無(wú)論室內(nèi)室外，可能多為鏡框式，即舞臺(tái)中心為主表演區(qū)，在舞臺(tái)兩側(cè)我們可以吊掛揚(yáng)聲器設(shè)備，根據(jù)需求吊掛線陣列或者點(diǎn)聲源或者更多類(lèi)型的揚(yáng)聲器設(shè)備，如果場(chǎng)地更大，需要補(bǔ)聲，我們也可以在后區(qū)等位置設(shè)計(jì)“延時(shí)塔”等點(diǎn)位實(shí)現(xiàn)后區(qū)補(bǔ)聲等等。
但本次的華為中國(guó)生態(tài)大會(huì)的舞臺(tái)設(shè)計(jì)，基本可以說(shuō)舞臺(tái)被一整面的LED視頻顯示所包圍，但這可能也是目前全球比較流行的科技類(lèi)公司的會(huì)議模式。
從屏幕尺寸可見(jiàn)，主舞臺(tái)有多么龐大，且大家都知道LED位置我們是無(wú)法安裝揚(yáng)聲器的。
設(shè)計(jì)難點(diǎn)
混響時(shí)間長(zhǎng)，容易聽(tīng)不清。
常規(guī)吊掛點(diǎn)位被LED占據(jù)，且揚(yáng)聲器需隱藏安裝。
觀眾席點(diǎn)位多元化，后區(qū)還有輔助LED屏幕。
音響系統(tǒng)設(shè)計(jì)
針對(duì)以上在設(shè)計(jì)之初即了解到的難點(diǎn)，我們結(jié)合科學(xué)理論和豐富的大型會(huì)議及演出經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)和論證。
那么，我們就來(lái)逐個(gè)攻破上面所列的三個(gè)難點(diǎn)：
混響時(shí)間長(zhǎng)，怎么保證聽(tīng)清楚？
何為混響時(shí)間？
混響時(shí)間公認(rèn)的定義是：聲能密度降為原來(lái)的1/10^6時(shí)所需的時(shí)間，相當(dāng)于聲壓級(jí)衰變60分貝。某頻率的混響時(shí)間是室內(nèi)聲音達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，聲源停止發(fā)聲后殘余聲音在房間內(nèi)反復(fù)經(jīng)吸聲材料吸收，平均聲能密度自原始值衰變到百萬(wàn)分之一(聲能密度衰減60dB)所需的時(shí)間，用T60或者RT表示。混響時(shí)間過(guò)短，聲音發(fā)干，枯燥無(wú)味，不親切自然；混響時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使聲音混雜。
用淺顯語(yǔ)言解釋一下，越大混響時(shí)間的房間，無(wú)論在里面說(shuō)話聊天還是用喇叭放啥，都感覺(jué)聲音混混的，小時(shí)候的報(bào)紙卷成的小號(hào)叫還是影視里的超級(jí)大喇叭。
混響大，不是唱歌挺好聽(tīng)的嘛！對(duì)啊！但說(shuō)話聽(tīng)不清啊！
我們?cè)诳匆幌玛P(guān)于混響時(shí)間的公式：
賽賓(sabine)公式
T60=KV/A
T60--------混響時(shí)間
K-----------與空間濕度有關(guān)的常數(shù)，一般取K=0.161s/m
V-----------閉室的容積
A-----------總吸聲量、賽賓值
關(guān)于混響時(shí)間的賽賓公式，我們不去過(guò)多推敲它或者什么數(shù)學(xué)物理等等的多維去計(jì)算啥，僅僅需要讀懂一件事。
V容積：房間越大，混響時(shí)間越大。（因?yàn)閂在公式的分子位置）
A總吸聲量：吸聲量越大，房間混響越小；反之吸聲量越小，混響越大。（因?yàn)锳在公式的分母位置）
那么問(wèn)題來(lái)了，場(chǎng)地整體容積有28.8萬(wàn)立方米，而因?yàn)樯钲跁?huì)展中心為大型展覽館，并不是劇場(chǎng)劇院或者多功能廳等，所以基本沒(méi)有考慮建聲部分的吸聲設(shè)計(jì)，所以整體系數(shù)基本可以認(rèn)為不到10%，當(dāng)然會(huì)議期間如果場(chǎng)地坐滿了觀眾，場(chǎng)地的地面可以有一定的吸聲量，也可以認(rèn)為地面的吸聲系數(shù)還不錯(cuò)。
我們來(lái)看一下，各類(lèi)型功能廳堂的混響時(shí)間設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)吧。如下圖：
如圖可見(jiàn)，一個(gè)滿足會(huì)議和演出兼顧的場(chǎng)地混響時(shí)間應(yīng)在1s-1.4s為最佳，但顯然深圳會(huì)展中心這個(gè)場(chǎng)地混響時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個(gè)值，根據(jù)我們現(xiàn)場(chǎng)工程師的測(cè)量結(jié)果，應(yīng)該大概在3.2s左右。
那么我們?cè)撊绾谓鉀Q如此大混響條件下“聽(tīng)得清”的問(wèn)題呢？
語(yǔ)言清晰度設(shè)計(jì)的理論依據(jù)
輔音清晰度損失率百分比理論是1978年荷蘭人Peutz首先提出來(lái)的，是Peutz歷經(jīng)十年研究實(shí)踐的結(jié)果，美國(guó)聲學(xué)專(zhuān)家“唐．戴維斯”曾經(jīng)說(shuō)，這一理論每天都在聲系統(tǒng)工程中使用，檢驗(yàn)了公式的精度和實(shí)用性。Peutz這一跨世紀(jì)的貢獻(xiàn)，其本質(zhì)就是場(chǎng)館語(yǔ)言清晰度的百分比，理論公式如下：
AL= 200D2² × T60² × N x100% ——（1）
Q × V × M
STI=0.9482-0.1845xLN AL% ——（2）
AL——為輔音清晰度損失率百分比
RASTI——語(yǔ)言可懂度傳遞函數(shù)
D2——為揚(yáng)聲器離最遠(yuǎn)觀眾席的距離；
T60——為廳堂混響時(shí)間
Q——為揚(yáng)聲器的指向性因子；
N ——為功率比，是由產(chǎn)生直達(dá)聲LD的功率LW，同產(chǎn)生LD之外的所有器件LW的功率比（即揚(yáng)聲器數(shù)量）
V ——場(chǎng)館的容積
M ——為臨界距離的修正值（除特例外一般選數(shù)值1）；
理論和實(shí)踐證明，RASTI 越高，AL%越小，語(yǔ)言清晰度越高。
RASTI>0.6 即 AL%<6.6% （非常好的清晰度）
RASTI>0.5 AL%<11.4% (奧組委對(duì)場(chǎng)館要求)
RASTI≥0.45 AL%≤15% (實(shí)際工作允許界限 )
從公式（1）和（2）可看出，要保證體育場(chǎng)館具有很高的語(yǔ)言清晰度，就要降低AL%，而想降低AL%，有兩點(diǎn)可做：
* 建聲：降低體育場(chǎng)館的混響時(shí)間T60
* 電聲：選取好性能，高Q值指向性因子的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，減少揚(yáng)聲器組數(shù)量N
PS(建聲的改造不可能的，只是一場(chǎng)流動(dòng)的會(huì)議演出而已，那么，想提高所謂的RASTI(語(yǔ)言可懂度)只能電聲方向上努力了。)
回頭再看看這個(gè)復(fù)雜的公式，大家看看那些重要參數(shù)，哪些在分母，哪些在分子。就明白我們?cè)撛趺慈ブ贫ㄔO(shè)計(jì)方向，其實(shí)說(shuō)復(fù)雜就確實(shí)很復(fù)雜，說(shuō)簡(jiǎn)單點(diǎn)我們需要解決的無(wú)非就是少用點(diǎn)喇叭點(diǎn)位，盡量用覆蓋更準(zhǔn)確的揚(yáng)聲器，因?yàn)槌艘陨蟽牲c(diǎn)，其余的都是場(chǎng)地條件，我們也改變不了。
LED大屏擋住了我們很多合適掛喇叭的位置，怎么辦？
根據(jù)第一點(diǎn)所述，我們已經(jīng)明確我們不會(huì)吊掛過(guò)多的揚(yáng)聲器組，現(xiàn)在我們面臨的第二個(gè)問(wèn)題就是整面的LED屏幕。
結(jié)合場(chǎng)地情況和工程CAD圖紙，經(jīng)過(guò)我們和甲方的協(xié)商，同意我們?cè)贚ED屏幕上方安裝吊掛揚(yáng)聲器設(shè)備，這樣既不遮擋屏幕，也可以算是隱蔽安裝了，因?yàn)榘祱?chǎng)屏幕都打開(kāi)的情況下，無(wú)論現(xiàn)場(chǎng)視覺(jué)和攝像出來(lái)的整體影像，都看不到喇叭的。但是實(shí)際情況也有限制，就是LED上方只能給我們預(yù)留兩層的Layer架子高度用于吊掛揚(yáng)聲器，因?yàn)閳?chǎng)地方要求，總高度不能高過(guò)14米。
先看圖吧……先看初版手稿……
我們分別設(shè)計(jì)三組主擴(kuò)線陣列音箱，分別如圖中紅色位置（中央聲道），綠色位置（左右聲道），兩組后區(qū)補(bǔ)聲線陣列延時(shí)塔音箱，如圖中藍(lán)色位置（補(bǔ)聲聲道），需要注意的是文字標(biāo)準(zhǔn)的所謂左右中，僅僅表示的為位置，全部信號(hào)都是單聲道的MONO信號(hào)，因?yàn)闉榱吮ＷC語(yǔ)言清晰度，我們所做的相位關(guān)系的延時(shí)設(shè)計(jì)，全部參考舞臺(tái)后中心點(diǎn)位置發(fā)出，左中右三組信號(hào)全部為同一虛擬點(diǎn)位發(fā)出，以保證更好的語(yǔ)言清晰度設(shè)計(jì)。后區(qū)因?yàn)槭艿捷o助屏幕遮擋，故此加了補(bǔ)聲的線陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
其中，左右位置的兩組線陣列，由于LED屏幕上高度限制，我們不得不拆分成兩組，一組6只雙10寸線陣列覆蓋近區(qū)，一組6只雙15寸線陣列覆蓋遠(yuǎn)區(qū)，這又有點(diǎn)類(lèi)似于點(diǎn)聲源揚(yáng)聲器的近區(qū)遠(yuǎn)區(qū)覆蓋的概念，所以在某些特定苛刻條件下，線陣列也可以?xún)?yōu)化組合，以參考點(diǎn)聲源分區(qū)覆蓋方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。
低頻部分開(kāi)始的設(shè)計(jì)是都掛起來(lái)的，正如上面的手初稿繪圖一樣，后來(lái)到了現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過(guò)于甲方協(xié)商，最后讓我們擺在了舞臺(tái)兩側(cè)，通過(guò)與全頻系統(tǒng)對(duì)齊延時(shí)相位，也達(dá)到了不錯(cuò)的效果，開(kāi)始還擔(dān)心低音都在頂棚會(huì)不好呢，后來(lái)愉快的解決了！
經(jīng)過(guò)初步設(shè)計(jì)，我們落實(shí)為CAD工程圖紙，更精確的予以施工方安裝吊掛和現(xiàn)場(chǎng)施工，圖紙如下：
當(dāng)然，全部設(shè)計(jì)我們采用聲場(chǎng)仿真軟件EASE進(jìn)行了詳細(xì)的聲場(chǎng)模擬分析：
在混響時(shí)間3.2秒的情況下，我們進(jìn)行了RASTI的模擬分析，結(jié)果如下：
本次設(shè)備全部采用ENEWAVE恩瑞普音響系統(tǒng)：
簡(jiǎn)單總結(jié)
通過(guò)《華為中國(guó)生態(tài)大會(huì)2021》的項(xiàng)目，讓我們又一次復(fù)習(xí)了很多書(shū)本的內(nèi)容，并在又把所謂的過(guò)往經(jīng)驗(yàn)?zāi)贸鰜?lái)實(shí)戰(zhàn)一次。如混響時(shí)間，RASTI，聲道與通道，相位與延時(shí)，虛擬聲像點(diǎn)等等。
特別鳴謝
音響師 張斌 先生
ENEWAVE大中華區(qū)演藝服務(wù)中心 郭心佳 先生
ENEWAVE 華南區(qū)演藝服務(wù)中心 肖子龍 先生
ENEWAVE東北區(qū)技術(shù)服務(wù)中心 王圣杰 楊紹坤 先生
深圳市創(chuàng)銳實(shí)業(yè)有限公司 伍國(guó)彬 梁光潤(rùn) 伍嘉威 先生
